CN216250805U - 一种质子交换膜柔性边框膜电极及其燃料电池 - Google Patents
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Abstract
一种质子交换膜柔性边框膜电极，属于燃料电池技术领域，包括阴极碳纸、质子交换膜和阳极碳纸，所述质子交换膜设置在阴极碳纸与阳极碳纸之间，还包括采用柔性材料的主边框与副边框，所述阴极碳纸两侧设置副边框，所述阳极碳纸两侧设置主边框，所述副边框压合在主边框的凹槽中，并使质子交换膜两端密封。针对传统膜电极用PE薄膜作为边框材料及密封的专用工序，本申请的质子交换膜柔性边框膜电极采用柔性密封材料，在电堆组装时省掉了密封件和密封工序，在保证了密封可靠性的同时简化了结构与工艺，有效提高了生产效率，降低了生产成本。
Description
技术领域
本实用新型属于燃料电池技术领域，更具体地，涉及一种质子交换膜柔性边框膜电极及其燃料电池。
背景技术
质子交换膜燃料电池电堆是由多个单体电池以串联方式层叠组合而成。单体电池电极连接时，必须要有严格的密封，密封不良会导致氢气泄露，降低氢的使用率，影响燃料电池的效率，为了防止反应物氢气、空气及冷却液泄露，层与层之间设计有相应的密封结构，密封结构的可靠性直接决定了燃料电池的使用寿命。泄漏严重时会导致电池无法工作，影响电池寿命。
质子交换膜燃料电池电堆密封方式主要采用双极板与膜电极挤压橡胶密封材料，形成接触密封，而其密封件多用的是液态密封胶预制成形(密封垫片)密封法；其中又以固化装配垫圈法为主要方法，固化装配垫圈(CIPG，Cured-In-Place Gasket)是将液态密封胶涂敷于双极板表面并通过各种手段使其固化(例如：加热、紫外线照射、湿气等)，然后与膜电极装配通过密封圈与膜电极边框挤压从而起到密封作用，此方法其涂敷工艺要求高，固化时间长，制作成本高，不适于大批量操作！
如公开号为CN104538654A，名为一种适用于薄双极板具有限位功能的密封结构的专利，该密封方法为薄双极板上设密封槽，密封槽底是平面，密封槽的两边是凸起的内沿和外沿；密封胶线置于密封槽内并伸出密封槽的外沿，端部与薄双极板及膜电极边框外沿平齐，密封胶线位于密封槽外沿处设有凹槽，凹槽与薄双极板密封槽外沿相匹配，密封胶线与膜电极边框接触的面为平面。
实用新型内容
针对上述存在的技术问题，本实用新型提出一种质子交换膜柔性边框膜电极及其燃料电池，
本实用新型采用以下具体的技术方案：
一种质子交换膜柔性边框膜电极，包括阴极碳纸、质子交换膜和阳极碳纸，所述质子交换膜设置在阴极碳纸与阳极碳纸之间，还包括采用柔性材料的主边框与副边框，所述阴极碳纸两侧设置副边框，所述阳极碳纸两侧设置主边框，所述副边框压合在主边框的凹槽中，并使质子交换膜两端密封。
进一步的，所述主边框采用的柔性材料可为硅胶或橡胶，使主边框本身具备密封功能，可在膜电极制作完成后直接进行电堆装配。
更进一步的，所述主边框的贴合面上粘贴质子交换膜。
更进一步的，所述主边框与副边框的贴合面上涂抹胶粘剂。
进一步的，所述副边框采用的柔性材料可为硅胶或橡胶，使副边框本身具备密封功能，可在膜电极制作完成后直接进行电堆装配。
更进一步的，所述副边框的贴合面粘贴至已粘贴质子交换膜的主边框相应位置。
更进一步的，所述副边框的贴合面上涂抹胶粘剂。
进一步的，两极碳纸同侧的所述主边框与副边框的内腔与两极碳纸错位搭接，减少对质子交换膜的剪切力以更好的保护。
更进一步的，所述主边框的内腔尺寸大于副边框内腔的尺寸。
一种燃料电池，由包含上述任一一项所述的质子交换膜柔性边框膜电极的单体电池以串联方式层叠组合而成。
本实用新型的有益效果为：
该质子交换膜柔性边框膜电极采用柔性密封材料取代传统膜电极的PE塑料薄膜边框材料，自带密封功能，在膜电极制作完成后，可以直接进行装配电堆，在电堆组装时省掉了密封件和密封工序，在保证了密封可靠性的同时简化了结构与工艺，有效提高了生产效率，降低了生产成本。
附图说明
图1为本实用新型质子交换膜柔性边框膜电极结构示意图。
1、阴极碳纸；2、质子交换膜；3、阳极碳纸；4、副边框；5主边框。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本实用新型。除非特别说明，本实用新型实施例中采用的原料和方法为本领域常规市购的原料和常规使用的方法。
实施例1
如图1所示，一种质子交换膜柔性边框膜电极，包括阴极碳纸1、质子交换膜2和阳极碳纸3，质子交换膜2设置在阴极碳纸1与阳极碳纸3之间，还包括采用柔性材料的主边框5与副边框4，阴极碳纸1两侧设置副边框4，阳极碳纸3两侧设置主边框5，副边框4压合在主边框5的凹槽中，并使质子交换膜2两端密封。
主边框5与副边框4采用的柔性材料可为硅胶或橡胶，使边框本身具备密封功能，可在膜电极制作完成后直接进行电堆装配，主边框5与副边框4的贴合面上均涂抹胶粘剂，主边框5的贴合面上粘贴质子交换膜2，副边框4的贴合面粘贴至已粘贴质子交换膜2的主边框5相应位置。
两极碳纸同侧的主边框5与副边框4的内腔与两极碳纸错位搭接，减少对质子交换膜的剪切力以更好的保护，主边框5的内腔尺寸大于副边框4内腔的尺寸，使副边框4贴合在主边框5上后两边框的外沿齐平。
实施例2
针对实施例1的质子交换膜柔性边框膜电极的其组装方法是：
S1：在主边框5的贴合面涂胶粘剂，将质子交换膜2粘贴到主边框5上；
S2：在副边框4的贴合面上涂抹胶粘剂，将涂抹了胶粘剂的副边框4粘贴到已粘贴质子交换膜2的主边框5相应的位置上；
S3：通过两块平板以10KG的重力压合30秒，然后搁置阴凉通风处10分钟待其胶粘剂完全固化；
S4：最后粘贴阴/阳两极的碳纸。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种质子交换膜柔性边框膜电极，包括阴极碳纸、质子交换膜和阳极碳纸，所述质子交换膜设置在阴极碳纸与阳极碳纸之间，其特征在于，还包括采用柔性材料的主边框与副边框，所述阴极碳纸两侧设置副边框，所述阳极碳纸两侧设置主边框，所述副边框压合在主边框的凹槽中，并使质子交换膜两端密封。
2.根据权利要求1所述的质子交换膜柔性边框膜电极，其特征在于，所述主边框采用的柔性材料可为硅胶或橡胶，使主边框本身具备密封功能，可在膜电极制作完成后直接进行电堆装配。
3.据权利要求2所述的质子交换膜柔性边框膜电极，其特征在于，所述主边框的贴合面上粘贴质子交换膜。
4.据权利要求3所述的质子交换膜柔性边框膜电极，其特征在于，所述主边框的与副边框贴合面上涂抹胶粘剂。
5.根据权利要求1所述的质子交换膜柔性边框膜电极，其特征在于，所述副边框采用的柔性材料可为硅胶或橡胶，使副边框本身具备密封功能，可在膜电极制作完成后直接进行电堆装配。
6.据权利要求5所述的质子交换膜柔性边框膜电极，其特征在于，所述副边框的贴合面粘贴至已粘贴质子交换膜的主边框相应位置。
7.据权利要求6所述的质子交换膜柔性边框膜电极，其特征在于，所述副边框的贴合面上涂抹胶粘剂。
8.据权利要求1所述的质子交换膜柔性边框膜电极，其特征在于，两极碳纸同侧的所述主边框与副边框的内腔与两极碳纸错位搭接，减少对质子交换膜的剪切力以更好的保护。
9.据权利要求8所述的质子交换膜柔性边框膜电极，其特征在于，所述主边框的内腔尺寸大于副边框内腔的尺寸。
10.一种燃料电池，其特征在于，由包含上述权利要求1-9任一一项所述的质子交换膜柔性边框膜电极的单体电池以串联方式层叠组合而成。
Priority Applications (1)
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Country Status (1)
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